2. Среда проектирования аналоговых устройств. Маршрут моделирования и проектирования аналоговых устройств Cadence ic

2.1. Среда проектирования аналоговых устройств

«Cadence» – система автоматизированного проектирования (САПР), которая позволяет в единственной программной оболочке проводить моделирование и разработку интегральных схем (ИС) в едином технологическом базисе.

Классические программы моделирования аналоговых электронных схем, такие как Spice, Spectre и другие, обеспечивают хорошую сходимость решения в большинстве случаев и гарантируют достаточную точность. Однако, постоянный рост сложности и объемов проектов БИС привел к увеличению размеров схем до десятков и сотен миллионов узлов. Как следствие, производительность классических программ моделирования, построенных на традиционном подходе составления и решения системы ОДУ с применением методов разреженных матриц, стала явно недостаточной для решения системы уравнений, описывающей всю схему.

Подходы, применявшиеся несколько лет назад, состоят в расчете фрагментов схем, базовых ячеек или в комбинированном применении логических и временных расчетов совместно с моделированием аналоговых фрагментов схем на уровне транзисторов. Широкое распространение нашло также макромоделирование.

В последние годы, интенсивно начали развиваться программы моделирования нового поколения, так называемые «быстрые симуляторы». Их применение дает качественный скачок в производительности. Появилась возможность моделировать БИС объемом в десятки и сотни миллионов узлов с точностью и требованиями к вычислительным ресурсам, близкими к традиционным программам моделирования (рис. 2.1).

Рис. 2.1. Возможности систем моделирования различных поколений

Решение, предлагаемое Cadence на данном сегменте рынка, - платформа Virtuoso и система FastSPICE Ultrasim. Наряду с известными системами моделирования, Ultrasim интегрирован в общую среду разработки Virtuoso и дает возможность быстро получить решение с приемлемой точностью при возрастании сложности проекта на несколько порядков.

2.2. Постановка задачи и платформа Cadence Virtuoso как метод решения

Технические требования к аналоговым, заказным цифровым, радиотехническим и смешанным проектам росли экспоненциально в последнее десятилетие (рис. 2.2). Экономические факторы и конкуренция на рынке электроники вынуждают разработчиков применять новые технологии и объединять прежде независимые блоки на одном кристалле (System-On-Chip, SOC). Многие производители переходят на современные технологии проектирования по нормам 0.13 мкм – 65 нм, и совмещают аналоговое проектирование, с нанометровыми цифровыми дизайнами. Более того, основой цифрового проектирования является использование библиотек стандартных и специализированных заказных блоков, разрабатываемых с применением средств аналогового моделирования.

Рис. 2.2. Взаимосвязь технологии, сложности и стоимости проекта

В зависимости от сложности и объема решаемых задач, Vittuoso ADE (Analog Design Environment) (рис. 2.3) может интегрировать различные системы аналогового моделирования (Spice, Spectre, UltraSim, Multi-mode Simulation), обепечивать обратную аннотацию паразитных параметров, экстрагируемых с помощью Assura RC, поддерживать кросс-пробинг между схемным вводом (Virtuoso Schematic Editor), топологическим редактором (Virtuoso Layout Editor) и системой анализа результатов моделирования.

Рис. 2.3. Основные компоненты среды

проектирования Virtuoso ADE

Платформа Virtuoso может работать с базой данных Cadence CDBA или с базой OpenAccess. С этой платформой, возможно быстрое проектирование с высоким выходом годных для геометрий от 1 мкм до 90 нм и менее.